热成因天然气生成动力学模拟及其地质应用

论文题目: 热成因天然气生成动力学模拟及其地质应用

论文类型: 博士论文

论文专业: 地球化学

作者: 张海祖

导师: 耿安松

关键词: 热成因天然气,动力学模拟,碳同位素,鄂尔多斯盆地

文献来源: 中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 如何定量研究天然气形成、运移和聚集是当前天然气地球化学研究的一个热点。天然气生成动力学模拟以干酪根(煤或原油)热解实验为基础,借助生烃动力学模型和碳同位素动力学模型,结合具体盆地演化史,能定量地预测地质历史时期盆地天然气组分和碳同位素组成,恢复天然气的成藏史。本研究利用黄金管限定体系对四类不同类型有机质(正十八烷、煤、泥岩、碳酸盐岩)进行了生烃动力学模拟,并结合具体地质条件探讨了天然气的生成过程。限定体系下正十八烷裂解动力学研究显示,大量的气态烃并非直接来源于正十八烷的裂解,而是主要来源于中间产物的二次裂解,裂解残余正构烷烃与初始正十八烷相比存在较大的碳同位素分馏;正十八烷在相对低温条件下的裂解和聚合作用与高温阶段导致轻烃和多环芳烃生成的歧化反应可能是造成热解实验中普遍存在的气态烃碳同位素组成发生倒转的主要原因;甲烷生成动力学研究显示,由正构烷烃裂解生成甲烷的最低门限在170℃,大量生成要到200℃,说明在地质条件下,饱和烃是很难转化成气的。鄂尔多斯盆地古生界两套烃源岩的热解实验表明,上古生界煤系烃源岩和下古生界海相碳酸盐岩都具有较强的生气能力,烃源岩热解气中以干气为主(甲烷占90%以上),其中二叠系煤的生气能力最强,甲烷最高产率约为270 mL/g TOC。经动力学计算,二叠系煤的甲烷生成活化能分布范围为40-63 kcal/mol,频率因子为1.01×10~11s~-1:二叠系泥岩的甲烷生成活化能分布范围为40-64 kcal/mol,频率因子为1.51×10~11S~-1:奥陶系灰岩的甲烷生成活化能分布范围为39-63 kcal/mol,频率因子为6.51×10~10S~-1,并在此基础上计算了样品生成甲烷的碳同位素动力学参数。结合盆地具体埋藏史的动力学研究表明,二叠系煤系烃源岩的主生气期集中在晚侏罗-早白垩世末期;盆地中部奥陶系灰岩主生气期集中在中侏罗-早白垩世末期。在抬升过程中,二叠系煤系源岩在一定的时段内仍有一定量的气体生成。中部气田C-P层位天然气为煤成气,源岩为C-P的煤系地层;奥陶系风化壳气藏属混源气,以石炭一二叠系煤成气为主,奥陶系油型气为辅,定量计算表明,在中部气田大部分地区,石炭.二叠系来源的天然气比例大于70%。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

第一章天然气生成热模拟实验技术及其数学模型

第一节热模拟实验技术

第二节干酪根生烃动力学研究及其数学模型

第三节碳同位素动力学数学模型

第四节天然气生成过程动力学模拟

第五节小结

第二章正十八烷裂解动力学实验:对原油裂解的启示

第一节概述

第二节实验结果

第三节正十八烷裂解动力学过程及其地质意义

第四节甲烷生成动力学及其对原油裂解气的启示

第五节小结

第三章煤及干酪根生烃动力学模拟实验

第一节实验样品及实验方法

第二节生烃动力学模拟实验结果

第三节生烃动力学及碳同位素动力学参数

第四节小结

第四章天然气生成动力学在成藏研究中的应用——以鄂尔多斯盆地为例

第一节鄂尔多斯盆地天然气地质特征

第二节烃源岩生烃史研究

第三节烃源岩生气模式与产气性

第四节中部气田气源判识

第五节小结

第五章论文主要结论及创新

参考文献

已发表和待发表的论文

致谢

声明

发布时间: 2005-10-11

参考文献

[1].天然气的再分配及其成藏研究[D]. 付晓文.西南石油学院2004
[2].鄂尔多斯盆地东南部上古生界天然气的分布特征与成藏规律[D]. 许维武.西北大学2016
[3].川西坳陷中段上三叠统—侏罗系天然气成藏地球化学研究[D]. 王鹏.成都理工大学2015

热成因天然气生成动力学模拟及其地质应用

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